Схемы реализации мультиплексоров WDMПервые мультиплексоры класса WDM, как известно, использовались для мультиплексирования двух несущих: 1310 нм и 1550 нм, расстояние между которыми 240 нм было настолько большим, что при реализации не требовало специальных фильтров для их разделения. Дальнейшие усилия, направленные на улучшение селективности (уменьшение разноса каналов) при использовании традиционной дискретной оптики не давали результатов лучше, чем следующие: разнос каналов – 20-30 нм переходное затухание между каналами – 20 дБ уровень вносимых потерь – 2-4 дБ
Это позволило формировать не более 4 каналов во 2-м окне прозрачности в 1987-90 годах. В 1996-1998 годах произошел существенный прорыв в технологии мультиплексирования, обусловленный, с одной стороны, переходом к интегральным оптическим технологиям, с другой – миниатюризацией и улучшением качества изготовления элементов традиционной дискретной оптики. В настоящее время используются три конкурирующие технологии выделения каналов (демультиплексирования). Две из них на основе интегральной оптики: одна использует выделение несущих на основе дифракционной решетки на массиве волноводов – AWG (Arrayed Waveguide Grating) и вторая на основе вогнутой дифракционной решетки – CG (Concave Grating). В третьей технологии применяется традиционная миниатюрная (на новом уровне технологии) дискретная оптика, использующая выделение каналов на основе технологии трехмерного оптического мультиплексирования – 3DO (3-D Optics WDM). В основе первой из них (см. рис. 71) – планарный оптический многопортовый разветвитель в форме таблетки с портом входа l0 и группой выходных портов l00, l01,... l0n, расположенной симметрично относительно l0 на периферии волновода слева, и группой внутренних выходных портов li0, li1,... lin, расположенной симметрично группе выходных портов на периферии справа. Внутренние выходные порты соединены через массив световодов (играющий роль дифракционной решетки, благодаря фиксированной разнице длин каждого световода, кратной DL) с плоским отражающим зеркалом. Входной поток l0 = S li (i=1, 2,... n) подается в оптический волновод и распределяется по всем внутренним портам, откуда он распространяется по масиву световодов (с разным фазовым запаздыванием) до зеркала, отражается и подается со стороны внутренних выходных портов в тот же волновод, где происходит интерференция входной и отраженных волн. Указанное устройство напоминает, по сути, интерференционный волновой фильтр на дифракционной решетке или многомерный вариант MZI. Размеры и форма планарного разветвителя, решетки световодов, а также расположение выходных портов, выбираются так, чтобы интерференционные максимумы освещенности располагались в районе выходных портов и соответствовали группе несущих l00, l01,... l0n.
б)
Рис. 71. Планарный оптический многопортовый разветвитель
Порт входа и выходные порты могут быть разнесены, если использовать два планарных волновода (входной и выходной разветвители), как это показано на рис. 71, б. Третья технология также использует классическую схему с плоской отражательной дифракционной решеткой (1), вогнутым зеркалом (2) и массивом волокон (3), размещенных в пазах решетки с фиксированным шагом.
Схема работы (в режиме демультиплексора) проста: мультиплексированный поток из входного волокна (А), расходясь конусом с углом, (отражается от зеркала и падает на дифракционную решетку, отражающую под разными углами свет разной длины волны. Эти дифрагированные лучи, отражаясь от зеркала, фокусируются в определенных точках, где и должны быть расположены приемные порты массива волокон, выделяющих соответствующие несущие. Для примера показано выделение одного такого канала, конус лучей которого (с тем же углом () фокусируется в точке В (порте выходного волокна).
Все элементы конструкции строго фиксированы в стеклянном блоке (4), что позволяет выдержать и сохранять высокую точность изготовления. Указанная конструкция может быть использована как с параболическим, так и сферическим зеркалами, имеет коэффициент увеличения равный 1. Она афокальна (т.е. не имеет фокуса), так что все исходящие и входящие в волокна углы одинаковы. ОМ волокна укладываются в канавки специальной решетки. Конструкция позволяет использовать до 131 канала с шагом 1 нм или до 262 каналов с шагом 0, 5 нм. Во всех указанных решениях процедура мультиплексирования предполагается обратной по отношению к рассмотренной процедуре демультиплексирования. Параметры мультиплексоров WDM, реализованных на основе указанных технологий, сведены в таблицу, приведенную ниже.
Из табл. 9 видно, что технология 3-D Optics WDM имеет преимущество по четырем из пяти параметров и может быть использована в системах WDM до уровня HDWDM с разносом каналов не меньше 0, 4 нм.
Характеристики промышленных систем WDM В настоящее время еще используется “старые” (первого поколения) системы WDM, мультиплексирующие 2 канала с несущими 1310 нм и 1550 нм. Эти системы, как уже упоминалось, являются вариантами (опциями), доступными при поставке ряда коммерческих систем SONET/SDH. Используется сейчас и некоторое количество 4-8-канальных систем. Их можно условно отнести к системам второго поколения. Бурное развитие систем WDM/DWDM пришлось на 1997-98 годы, когда были разработаны системы третьего поколения, основанные на стандартном канальном плане и имеющие 16 каналов и больше. В настоящее время начался этап их повсеместного внедрения. Код – как правило, широко используются два типа линейного кодирования: NRZ и RZ. Первый позволяет реализовать большую плотность эквивалентных бит на секундный интервал и более предпочтителен в системах SDH верхних уровней иерархии. Второй широко используется в системах DWDM в силу специфики работы модуляторов. Интересно отметить, что система WL4 компании Siemens использует мультиплексор SDH типа SMA256, работающий на скорости 40 Гбит/с и реализованный на электронных компонентах (используется электронная система мультиплексирования ETDM, а не оптическая OTDM), что позволяет добиться высокой общей емкости системы (160 Гбит/с) уже при 4-х каналах. Наличие такого мультиплексора позволяет надеяться, что в недалеком будущем может быть реализована система WL32 общей емкостью потока через одно волокно 1, 28 Тбит/с, если будут преодолены трудности с перекрытием оптических импульсов при таком сочетании высокой плотности каналов (разнос 100 ГГц) и высокой скорости потока в канале – 40 Гбит/с Число каналов ввода-вывода – реализовать ввод/вывод трибов (электрических или оптических), участвующих в схеме первичного (электрического – ETDM или оптического OTDM) мультиплексирования SDH (опция drop/insert – ввод/вывод) в оптический канал (представленный отдельной оптической несущей) или из него в схеме вторичного оптического мультиплексирования, осуществляемого WDM, достаточно сложно. Поэтому ряд систем WDM, работающих на скоростях STM-4 и выше, вообще не реализует эту опцию, обеспечивая лишь работу в режиме точка-точка (т-т), либо ограничивает число каналов, на которых эта опция может быть реализована (например, 4 из 16, 8 из 40, 12 из 64 – см. табл. 4.4-5), не говоря уже о том, что снизу она вообще может быть ограничена на уровне виртуального контейнера VC-4, а не VC-3 или VC-1 Топология – в порядке сложности в системах WDM могут быть реализованы топологии: точка-точка (т-т) без возможности ввода/вывода трибов SDH; линейная цепь (л) с возможностью ввода/вывода трибов SDH; звезда (з) или точка-много точек (т-мт), реализуемые с помошью концентратора; кольцо, которое может быть представлено в трех видах: одинарное кольцо без защиты (к), двойное кольцо с защитой (к2), счетверенное кольцо с полной защитой (к4); ячеистая сеть (я) с возможностью динамической маршрутизации. Пролеты (перекрытия), секции, дистанция – общая дистанция, на которую могут быть переданы данные, определяется длиной пролета, числом пролетов в секции, т.е. длиной, перекрываемой одной секцией, и, наконец, числом секций. Пролет (перекрытие) – это расстояние между мультиплексором и линейным усилителем – ЛУ или между двумя ЛУ. Учитывая это, пролет сам по себе минимально содержит два ОУ: выходной мощный усилитель (бустер) и входной предусилитель (независимо от того, где они установлены в мультиплексоре или блоке ЛУ), он может перекрывать достаточно большое расстояние порядка 80-120 км и более (в зависимости от бюджета усилителей). Секция может состоять из нескольких пролетов и ее длина может быть до 600 км и более, причем несколько секций могут стыковаться между собой (по типу “выход-вход” (back-to-back), или с использованием регенераторов. Регенераторы применяются для восстановления оригинальной формы сигнала после секции (или группы пролетов). Например, в системе WL8 использование одного регенератора после группы из 5-8 пролетов позволяет удвоить общую дистанцию передачи сигнала (доведя ее до 1200 км) Скорость входных данных, тип поддерживаемого логического интерфейса – указаны границы диапазона скоростей, которые определяются, кроме прочего, поддержкой того или иного логического интерфейса (или формата данных), определяющего набор сетевых технологий, с которыми может стыковаться указанная система WDM. Например, если минимальная скорость равна 10 Мбит/с, а в типах интерфейсов указан символ интерфейса E, значит, система WDM может стыковаться с сетью обычного Ethernet; если скорость равна 100 Мбит/с и указан интерфейс FE, значит, допустима стыковка с сетью Fast Ethernet. Если интерфейс GE, то допустима стыковка с сетью Gigabit Ethernet на скорости 1 Гбит/с, и т.д. смотри список типов поддерживаемых интерфейсов и скорость, поддерживаемую этими интерфейсами. Для технологии АТМ могут использоваться несколько скоростей передачи. Например, если в интерфейсах указано ATM-OC3, 12, это значит, что система WDM стыкуется с сетями АТМ на двух скоростях технологии SONET OC-3 (155, 52 Мбит/с) и OC-12 (622, 08 Мбит/с). Канал управления – имеется в виду оптический канал супервизорного управления ОКСУ, называемый в оригинальных документах OSC. Этот канал организуется на дополнительной оптической несущей, которая обычно лежит за пределами занимаемой полосы, хотя может лежать как внутри полосы, занимаемой стандартным канальным планом, так и соответствовать некоторым стандартным (но неиспользуемым для основной полосы) несущим или неиспользуемым частотам накачки лазеров в оптических усилителях. Управление – имеется в виду управление системой в целом, включая управление мультиплексорами SDH/SONET или оборудованием сети, с которой стыкуется аппаратура WDM. В этом смысле оно разбивается на традиционное для систем SDH/SONET полноценное управление на основе TMN с использованием интерфейсов Q и F, с одной стороны, и на супервизорное управление с использованием агента SNMP, стандартно используемого для локальных сетей СОДЕРЖАНИЕ
|
а)
